量子糾纏動力學(xué)若干問題研究.pdf

1、學(xué)號：密級：學(xué)號：密級：博士學(xué)位論文博士學(xué)位論文量子糾纏動力學(xué)若干問題研究ResearchontheDynamicsofQuantumEntanglement量子糾纏動力學(xué)若干問題研究ResearchontheDynamicsofQuantumEntanglement姓名楊青學(xué)科專業(yè)電磁場與微波技術(shù)姓名楊青學(xué)科專業(yè)電磁場與微波技術(shù)研究方向量子通信和量子計算研究方向量子通信和量子計算指導(dǎo)教師曹卓良教授指導(dǎo)教師曹卓良教授完成時間2009年4

2、月完成時間2009年4月摘要1摘要量子信息學(xué)作為一門新興交叉學(xué)科，誕生于量子力學(xué)、計算機科學(xué)、信息論和密碼學(xué)的基礎(chǔ)思想的融合，而它的迅速發(fā)展更是推動了物理學(xué)乃至數(shù)學(xué)、化學(xué)、控制學(xué)、電子學(xué)等多個不同學(xué)科分支的進(jìn)一步交叉。迄今為止，這一新興學(xué)科受到了國內(nèi)外物理學(xué)家們的廣泛關(guān)注，并取得了豐碩的研究成果。量子糾纏和量子非局域性是量子力學(xué)中兩個最深刻、最奇特的性質(zhì)，也是量子信息學(xué)中的兩個關(guān)鍵性概念，是實現(xiàn)量子信息技術(shù)的基礎(chǔ)。量子糾纏作為量子信息和

3、量子計算的重要資源，可以實現(xiàn)包括隱形傳態(tài)、超密編碼等在內(nèi)的眾多量子信息處理方案。量子糾纏最顯著的特征就在于其量子非局域性?？梢哉f，量子信息學(xué)中的大多數(shù)問題都與非局域的量子糾纏有關(guān)。針對量子糾纏的研究十分廣泛，從最基本的糾纏的定義、糾纏的度量到糾纏態(tài)的制備、操控等具體方案的實現(xiàn)等等。其中，有關(guān)量子糾纏動力學(xué)的研究一直是量子理論基礎(chǔ)研究的一個熱點問題。由于量子系統(tǒng)不可避免地會和環(huán)境發(fā)生相互作用，多體量子系統(tǒng)中的糾纏會隨時間發(fā)生衰減。這成為實

4、現(xiàn)量子信息處理方案的主要障礙。因此，人們有必要對多體量子系統(tǒng)中的糾纏演化問題加以研究，這一方面有助于人們更深入地理解量子力學(xué)的基本問題；另一方面，也有助于人們動態(tài)地把握量子糾纏在量子信息處理中的狀態(tài)。本論文正是以量子糾纏動力學(xué)為重要研究對象，開展了以下的研究工作：一、以兩原子TavisCummings模型為基礎(chǔ)，利用糾纏度量concurrence研究了在系統(tǒng)初始處于兩種W類態(tài)時兩個原子的糾纏演化行為，并對其中的量子糾纏突然死亡現(xiàn)象進(jìn)行了

5、探討。結(jié)果表明，多體系統(tǒng)中糾纏突然死亡現(xiàn)象的出現(xiàn)不僅和初態(tài)的糾纏度有關(guān)，而且和初態(tài)的具體形式有關(guān)。二、在考慮腔損的兩原子TavisCummings模型的基礎(chǔ)上，通過計算MABK不等式，考察了原子腔三體Bell非局域性隨時間的演化特性，根據(jù)腔損率κ和原子腔耦合強度λ之間的關(guān)系進(jìn)行了討論，發(fā)現(xiàn)存在所謂的Bell非局域性的突然死亡現(xiàn)象。三體量子系統(tǒng)是超出兩體量子系統(tǒng)的最基本的多體系統(tǒng)，因此關(guān)于三量子體系中非局域性質(zhì)的研究，不僅有助于人們了解不